本發(fā)明提供了一種復合材料、其制備方法及應用，復合材料為納米碳層包覆單晶H?Nb₂O₅的核殼結構，其中，核為單晶H?Nb₂O₅顆粒，最長方向尺寸為2～10μm，殼為納米碳層，厚度為10～20nm。根據本發(fā)明的制備方法得到的納米碳層包覆單晶H?Nb₂O₅的復合材料具有高達270mAh/g的可逆容量；且單晶H?Nb₂O₅具有本征高鋰離子擴散能力，均勻的納米碳層改善材料電子導電性，保證了材料超高倍率充放電能力和長循環(huán)穩(wěn)定性，納米碳層包覆的單晶H?Nb₂O₅具有適宜的嵌鋰電位，在大電流密度下不會出現析鋰，因此安全性好。